Нурали Латыпов - Инженерная эвристика

• Название: Инженерная эвристика
• Автор: Нурали Латыпов
• Жанр: Техническая литература

В книге представлены классические и новейшие — от эвристических до логических — методы активизации инженерно-технического мышления. Авторы демонстрируют междисциплинарный подход к решению изобретательских задач и тренингу интеллекта на основе универсальных языков. Последовательность в решении научно-технических проблем достигается методом выявления и разрешения противоречий. При этом формулировка проблемы в виде парадокса оказывается сильнейшим стимулом для развития творческой мысли.

Книга содержит более 170 вопросов и задач, на которых заинтересованный читатель может проверить качественный уровень собственного мышления, а в случае затруднений — обратиться к приводимым решениям и ответам. Многие из этих задач озвучены авторами в 2011–2012 гг. в ходе семинаров и тренингов в рамках проекта ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «Академия молодого инноватора», на интеллектуальных состязаниях молодых специалистов компании.

Рекомендуется инженерам, преподавателям и учащимся инженерно-технических и естественнонаучных специальностей вузов, инновационно ориентированным молодым специалистам производственного и исследовательского комплексов, а также всем читателям, заинтересованным в формировании у себя эффективного, продуктивного, действенного мышления, достижении нового интеллектуального уровня развития.

---

№ 30

Плеснём в толстостенную склянку несколько капель воды и накачаем в неё с помощью насоса воздух. При этом воздух в колбе, разумеется, нагреется. Выждав несколько минут, чтобы воздух в склянке принял комнатную температуру, откроем её. В склянке появился лёгкий туман. Какова причина? А если воздух, прежде чем накачивать, тщательно очистить от пыли, то по откупоривании колбы мы тумана не увидим. Почему?

№ 31

Из курса в курс, из книги в книгу по ТРИЗ уже десятки лет кочует пример, как можно измерить температуру жука-долгоносика обычным медицинским термометром. Сделать это вроде бы нельзя, поскольку жук очень маленький. Для демонстрации одного из приёмов ТРИЗ авторы курса рекомендуют собрать стакан таких жуков и сунуть в него термометр (градусник). Почему это неверный ответ, а сама задача некорректна?

№ 32

В три абсолютно одинаковых стакана поровну разлит трёхпроцентный раствор перекиси водорода. В первый стакан бросили очищенный картофель, во второй — сырое мясо, в третий — отрез моркови. Опишите свои наблюдения.

№ 33

Чтобы узнать, находится ли линия электропередачи под током, на практике иногда навешивают на провода бумагу. Что происходит, если провода под током, и почему?

№ 34

В чешском городе Дечин на левом берегу реки Эльба лежит так называемый «Голодный камень». На этом камне высечена надпись: «Если увидишь меня — заплачешь». Когда можно увидеть эту надпись?

№ 35

В романе «Таинственный остров» робинзоны встречают на берегу моря большую черепаху. Поскольку у людей была несколько иная цель, нежели найти себе пропитание, они переворачивают черепаху на спину, уверенные, что на обратном пути подберут её. Почему опрокинутые на спину черепахи обычно не могут самостоятельно перевернуться?

№ 36

Литовский биохимик Усявичус Кястусис — автор такого занимательного вопроса: «Самка тигрового питона собирает 40–50 яиц в кучу и обвивается вокруг кладки, делая 3–4 кольца. Получается живой кувшин, наполненный крупными змеиными яйцами. Горловина „кувшина“ оказывается достаточно узкой, и она, как крышкой, закрывает отверстие своей головой. Раньше натуралисты полагали, что мать просто охраняет свое потомство. Но, измерив температуру между кольцами „сидящей“ на яйцах самки, поняли, что она не только охраняет, а и греет, высиживает. Однако температура змеи, когда она спокойно переваривает пищу, может быть на 6–7 °C выше температуры воздуха. Для нормального же развития яиц нужна температура 35 °C. Как холоднокровный питон справляется с проблемой и поддерживает нужную температуру?»

№ 37

«Во время движения креветка использует внешнюю клешню. Клешня сильно сжимает небольшое количество воды, из-за чего у воды поднимается температура до 5 000 °C. Такая высокая температура возникает на очень короткое время — две десятимиллиардные доли секунды, в результате вода закипает. Отсюда возникает шум, который креветка издаёт при движении» — было написано на упаковке консервированного мяса «Сухогруз». Докажите или опровергните это утверждение!

№ 38

С самого начала производства бездымного пороха начались взрывы на заводах. Подозревали диверсии, но диверсий не было. Взрывы как бы сами по себе происходили на стадии воздушной сушки пороха, производство которого шло под слоем воды. Как объяснить причину взрывов? И как её предотвратить?

№ 39

Почему жидкий азот можно лить на руку, не боясь «ожога»?

№ 40

Чтобы система совершила работу, к ней на основании закона сохранения энергии нужно подвести соответствующее количество энергии. Но иногда того же результата можно добиться противоположным способом. Нальём воду в чугунный шар доверху и герметически закупорим его. Если теперь охладить шар ниже нуля градусов по Цельсию, отняв у него тепло, то замерзающая вода разорвёт чугун, то есть совершит работу. Где же источник энергии, разрушивший шар?

№ 41

Вы не уследили за картошкой в кастрюле на плите. Варилась она, варилась и разварилась. Более того, вся вода выкипела, а кастрюля изнутри пригорела. Куда надо лить холодную воду, чтобы нагар легче отскочил — внутрь кастрюли или на её внешнюю поверхность? И почему? Надо ли вообще принудительно охлаждать кастрюлю в таком случае?

№ 42

Медная трубка с внешним диаметром 10 мм служит проводником пара. Чтобы уменьшить теплопотери, её покрыли слоем теплоизолятора толщиной 5 мм. Но потери тепла после этого, напротив, возросли! Почему это могло произойти?

№ 43

Согнув металлическую полоску, мы сообщаем ей некоторый запас энергии. Поместим полоску в согнутом состоянии в серную кислоту (так, чтобы она не могла распрямиться). Металл постепенно растворится и вместе с ним бесследно исчезнет запасённая в полоске энергия. Но разве возможно исчезновение энергии?

№ 44

Французский национальный флаг состоит из трёх продольных полотнищ — синего, белого и красного цветов. Почему до недавнего времени закон предписывал различные пропорции полотнищ (если взять на метр, то 30 см — для синего, 33 — для белого, 37 — для красного цвета)?

№ 45

Галилео Галилей (1564–1642) до конца жизни сомневался в существовании атмосферного давления, открытого его учеником Эванжелиста Торричелли (1608–1647). Галилей приводил следующее рассуждение. На некоторый мысленно выделенный объём воды действуют две силы — сила притяжения и сила Архимеда. Они равны и поэтому объём пребывает в равновесии (не всплывает и не тонет). Можно сказать, что вода в воде ничего не весит. Но как может оказывать на нижележащие слои то, что само не имеет веса?! Так и воздух в воздухе, говорил Галилей, «не имея веса», не может сам давить на расположенные ниже слои и, в конечном счёте, на земную поверхность. В чём ошибка Галилея?

№ 46

Почему в сильной струе воздуха гаснет свеча?

№ 47

В начале XX века дирижабли и воздушные шары наполнялись водородом. Во время сражений первой мировой войны они становились удобной мишенью, так как попадание пули почти наверняка приводило к взрыву водорода и гибели воздушного судна. Потери были столь велики, что воюющим сторонам пришлось отказаться от их использования. Но однажды над Лондоном появился необычный дирижабль: он получил множество попаданий, однако катастрофы не последовало. Оказывается, немцы с 1918 года стали применять для наполнения дирижаблей гелий. Когда об этом стало известно, один известный физик сказал: «Гелий вдвое тяжелее водорода, следовательно, подъёмная сила шаров должна уменьшиться вдвое». На самом деле подъёмная сила практически не изменилась. Как это объяснить? На сколько процентов изменится подъёмная сила?

№ 48

Одну итальянскую студентку спросили на экзамене (и не кто-нибудь, а сам Энрико Ферми!): «Как вам известно, точка кипения прованского масла выше, чем точка плавления олова. Объясните, почему можно жарить пищу на прованском масле в лужёной оловом кастрюле» (лучшая посуда в Италии — медная с оловянной полудой). Что должна была ответить студентка?

№ 49

Почему во время сильных ветров с крыш срывает черепицу? И, что любопытно, она срывается с крыш домов, у которых нет чердачных окон.

№ 50

Объясните, почему человек может бежать по очень тонкому льду, и не может стоять на нём, не проваливаясь?

№ 51

Два кузнеца обрабатывают кусок железа. В первом случае его кладут на наковальню и бьют молотком по очереди, во втором случае подвешивают к потолку и бьют одновременно с разных сторон. Сила удара каждого кузнеца в обоих случаях одинакова. В каком случае кусок железа больше нагревается за один удар и почему?

№ 52

На одном из турниров «Что? Где? Когда?» командам вынесли полную помолотого кофе кофемолку с тонированной крышкой, так что при включении её в сеть не было видно направления вращения дробящей зёрна части. «Уважаемые Знатоки! Как, не разбирая кофемолки, определить направление вращения ротора её двигателя?» — спрашивает ведущий.

№ 53

Почему сужается струйка воды, равномерно вытекающая из кухонного крана?

№ 54

Почему ударами молотка можно размагнитить стальной магнит, а лёгким постукиванием по стальному стержню можно, наоборот, способствовать его намагничиванию?

№ 55

В трактате «О плавающих телах» Архимед утверждал, что «вещи тяжелее жидкости, будучи опущены в неё, погружаются до дна и теряют в своём весе столько, сколько весит вытесненная ими жидкость». Как заставить сырое яйцо плавать внутри мерного объёма жидкости «в невесомости»?

№ 56

Если читатель правильно ответил на предыдущий вопрос, этот не составит для него особого труда. Мерный объём жидкости с плавающим внутри этого объёма сырым яйцом плотно закрыли в стеклянном сосуде так, что этой жидкости нельзя ни долить, ни отлить. Почему утром яйцо всплывает, а вечером опускается ко дну?